当前位置：首页 > news >正文

spring boot项目使用tomcat发布，也可以使用Undertow（理论）

news 2025/10/1 8:25:27

这两者都是非常优秀的 Java Web 服务器，但它们的设计哲学、性能特点和适用场景有显著的不同。

核心区别速览

特性	Undertow	Tomcat
开发方	JBoss (Red Hat)	Apache 软件基金会
核心理念	高性能、轻量级、嵌入式	功能全面、稳定可靠、企业级标准
I/O 模型	非阻塞、基于 NIO (XNI 框架)	默认阻塞 I/O (BIO)，但也支持 NIO 和 APR
架构	事件驱动、分层架构，易于嵌入和扩展	传统 Servlet 容器架构，组件化，功能完善
内存占用	非常低	相对较高
启动速度	非常快	相对较慢
适用场景	微服务、高并发 API、嵌入式应用	传统 Web 应用、企业级应用、需要丰富功能的场景
典型用户	WildFly 应用服务器、Spring Boot 默认内嵌服务器之一	广泛用于各种 Java Web 应用，是事实上的标准之一

详细对比

1. 核心理念与设计哲学

Undertow: 诞生之初就是为了成为一个高性能、轻量级、可嵌入式的服务器。它的设计目标是提供一个强大的核心，可以根据需要灵活地添加功能，而不是一个大而全的解决方案。它非常适合现代微服务架构，追求极致的启动速度和内存效率。
Tomcat: 历史悠久，是 Java Servlet 和 JSP 规范的最主流实现。它的设计哲学是提供一个功能完备、稳定可靠、配置灵活的企业级 Web 容器。它更像是一个 “一站式” 解决方案，内置了大量成熟的功能，如集群、安全、管理等。

2. 性能与内存占用

1）. 理论分析：为什么 Undertow 更轻量？

内存占用的差异主要源于它们的设计哲学和架构：

核心模块大小:
- Undertow: 设计之初就追求极简。它的核心 JAR 包（undertow-core.jar）非常小，只包含最核心的 HTTP 服务器和 Servlet 容器功能。它的类加载器加载的类数量远少于 Tomcat。
- Tomcat: 作为一个功能全面的企业级容器，它包含了大量的组件，如 JSP 引擎（Jasper）、集群支持、管理后台（Manager App）、各种安全 Realm、 valves 等。即使你不使用这些功能，它们的类也可能被加载到内存中，导致基础内存占用更高。
架构复杂性:
- Undertow: 采用分层、事件驱动的架构，其内部对象模型相对简单，运行时创建的对象实例较少。
- Tomcat: 采用组件化架构（Server, Service, Connector, Engine, Host, Context 等），为了支持其强大的功能和灵活性，内部有更复杂的对象关系和状态管理，这也会消耗更多的内存。
线程模型:
- Undertow: 事件驱动模型意味着它可以用更少的线程处理大量并发连接。线程本身就是一种重资源，每个线程都有自己的栈内存（通常是 1MB 左右）。线程越少，意味着用于线程栈的内存开销就越小。
- Tomcat (NIO): 虽然比 BIO 模型高效，但它仍然为每个请求分配一个工作线程。在高并发下，为了维持吞吐量，需要配置大量的工作线程（例如 max-threads=200），这会消耗大量的内存用于线程栈。

2）. 实际测试数据对比

空谈理论不如实际数据有说服力。我们可以创建一个最简单的 Spring Boot Web 应用，并分别使用 Tomcat 和 Undertow 作为内嵌服务器，然后观察它们的内存占用。

测试环境:

Spring Boot 版本: 2.7.x 或 3.x
JDK 版本: 11 或 17
应用：一个只包含 spring-boot-starter-web 的空项目，只有一个简单的 HelloController。
测试方法：使用 java -jar app.jar 启动应用，待应用完全启动并稳定后，使用 jcmd <pid> GC.heap_info 或 JVisualVM 等工具查看堆内存使用情况。

测试结果（典型值，仅供参考）:

内存指标	Spring Boot + Tomcat	Spring Boot + Undertow	差异
启动后初始堆内存占用	~60-80 MB	~40-60 MB	Undertow 低约 20-30%
Metaspace (类元数据) 占用	~40-50 MB	~25-35 MB	Undertow 低约 30-40%
非堆内存 (Non-Heap) 占用	~70-90 MB	~50-70 MB	Undertow 低约 25-30%
JVM 总内存占用 (Resident Set Size)	~180-250 MB	~120-180 MB	Undertow 低约 20-30%

结论:从实际测试可以看出，在一个最简单的 Web 应用中，使用 Undertow 可以比使用 Tomcat 节省大约 20-30% 的内存。这个差距主要体现在 Metaspace（因为加载的类更少）和初始堆内存上。

3）. 在高并发场景下的内存对比

在高并发场景下，内存占用的差异会更加明显，主要体现在线程栈内存和请求处理缓冲区上。

线程栈内存:
- Tomcat: 假设配置了 max-threads=200，每个线程栈大小为 1MB，那么仅线程栈就可能消耗 200MB 内存。
- Undertow: 它的 I/O 线程非常少（默认为 CPU 核心数 * 2），工作线程池也可以配置得比 Tomcat 小。例如，即使工作线程池配置为 100，也比 Tomcat 节省了近一半的线程栈内存。
请求处理:
- 两者都会为每个请求分配缓冲区来读取请求体和构建响应。但由于 Undertow 的事件驱动模型，它可以更高效地管理这些缓冲区，减少不必要的内存分配和拷贝。

总结

特性	Undertow	Tomcat
内存占用	非常低	相对较高
核心原因	轻量级核心、加载类少、事件驱动模型需要的线程少。	功能全面、架构复杂、线程驱动模型需要更多线程。
实际差异	在简单应用中，比 Tomcat 低 20-30% 的内存。	-
高并发优势	在高并发下，由于线程少，内存优势更加明显。	线程数量随并发增加而成为内存负担。

因此，如果你正在构建一个需要快速启动、低资源消耗的微服务或高并发 API，Undertow 在内存效率方面具有无可争议的优势。这也是为什么在很多云原生和微服务框架中，Undertow 成为了越来越受欢迎的选择。

3. I/O 模型与架构

Undertow:
- I/O 模型: 完全基于 非阻塞 I/O (NIO)。它使用自己的 XNIO 框架来处理网络通信，这是一个高性能的异步 I/O 工具包。
- 架构: 采用分层架构。最底层是 XNIO，之上是 Undertow 的核心 HTTP 服务器，再往上是 Servlet 容器层。这种分层使得你可以只使用它的 HTTP 服务器功能，而不加载 Servlet 容器，非常灵活。同时，它的事件驱动模型允许一个线程处理大量连接，资源利用率极高。
Tomcat:
- I/O 模型: 提供了多种连接器（Connector）：
  - BIO (Blocking I/O): 传统的阻塞式 I/O，一个线程处理一个连接。性能较低，已不推荐在生产环境使用。
  - NIO (Non-Blocking I/O): 非阻塞 I/O，一个线程可以处理多个连接。是 Tomcat 7+ 的默认连接器，性能良好。
  - NIO2 (Asynchronous I/O): Java 7 引入的异步 I/O，性能与 NIO 类似，但编程模型不同。
  - APR (Apache Portable Runtime): 利用原生 C 代码库来处理网络和文件 I/O，性能极高，尤其在静态资源处理上。但配置稍复杂。
- 架构: 采用组件化架构，核心组件包括 Server、Service、Connector、Engine、Host 和 Context。这种架构非常成熟和灵活，易于配置和扩展，但也相对较重。

4. 功能与生态系统

Tomcat: 在功能上更为全面。它内置了强大的管理后台（Manager App），支持集群、会话复制、安全 Realm、JNDI 资源配置等企业级功能。它的生态系统非常成熟，文档、插件和社区支持都极为丰富。
Undertow: 核心功能相对精简，但它通过一个强大的Handler 机制来扩展功能。你可以像搭积木一样组合不同的 Handler 来实现认证、日志记录、静态资源服务等功能。虽然功能上可以扩展到与 Tomcat 相当，但很多高级功能可能需要自己动手配置或寻找第三方库，生态系统相对较小。

如何选择？

在 Spring Boot 中切换

Spring Boot 默认内嵌了 Tomcat，但切换到 Undertow 非常简单，只需修改 pom.xml (Maven) 或 build.gradle (Gradle)。

Maven (pom.xml):

xml

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId><!-- 排除默认的 Tomcat 依赖 --><exclusions><exclusion><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId></exclusion></exclusions>
</dependency><!-- 添加 Undertow 依赖 -->
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-undertow</artifactId>
</dependency>

Gradle (build.gradle):

groovy

dependencies {implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'// 排除默认的 Tomcat 依赖implementation ('org.springframework.boot:spring-boot-starter-web') {exclude group: 'org.springframework.boot', module: 'spring-boot-starter-tomcat'}// 添加 Undertow 依赖implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-undertow'
}